下载文档原格式
热反射涂料的制备及应用效果一、热反射涂料的原理热反射涂料的工作原理基于其对太阳光的反射和散射作用。
太阳光中的紫外线、可见光和红外线等不同波长的辐射能量到达物体表面时，一部分被吸收，另一部分则被反射。
热反射涂料通过特殊的成分和结构设计，能够显著提高对太阳光中红外线的反射率，减少热量的吸收，从而降低物体表面的温度。
二、热反射涂料的制备1、原材料的选择热反射涂料的主要原材料包括树脂、颜料、填料和助剂等。
树脂通常选择具有良好耐候性和附着力的丙烯酸树脂、氟碳树脂等；颜料一般选用具有高反射率的金属氧化物，如二氧化钛、氧化锌等；填料可选用空心玻璃微珠、陶瓷微珠等，以增加涂料的隔热性能；助剂则包括分散剂、消泡剂、流平剂等，用于改善涂料的施工性能和稳定性。
2、配方设计在热反射涂料的配方设计中，需要综合考虑颜料和填料的种类、用量以及它们在树脂中的分散效果。
一般来说，颜料的含量越高，涂料的反射率越高，但同时也可能会影响涂料的其他性能，如附着力、耐候性等。
因此，需要通过实验优化配方，以达到最佳的性能平衡。
3、制备工艺热反射涂料的制备工艺通常包括以下步骤：首先，将树脂、颜料、填料和助剂等原材料按照一定的比例加入到搅拌容器中，进行高速分散，使颜料和填料均匀分散在树脂中；然后，通过砂磨机或球磨机等设备进行研磨，进一步细化颜料和填料的颗粒，提高涂料的细度和稳定性；最后，经过过滤、包装等工序，得到成品热反射涂料。
三、热反射涂料的性能测试为了评估热反射涂料的性能，需要进行一系列的测试，包括反射率测试、隔热性能测试、耐候性测试等。
1、反射率测试反射率是热反射涂料的关键性能指标之一。
常用的测试方法是使用分光光度计测量涂料在不同波长下的反射率，重点关注红外线波段的反射情况。
一般来说，优质的热反射涂料在红外线波段的反射率应达到 80%以上。
2、隔热性能测试隔热性能测试通常采用模拟实际应用环境的方法，如在样板上涂覆热反射涂料，然后在一定的光照条件下测量样板表面和背面的温度差。
红外线反射颜料介绍（一）作者：MARK RYAN / 美国薛特颜料公司市场部经理虽然人眼只能感知电磁波谱中很小的一部分，但颜料与可见光以外的波长发生的交互作用会对涂层性能产生有趣的影响。
在光谱中，红外线区域（IR）是一个关键的区域，特别是近红外。
尽管这对人眼来说是不可见的，然而颜料的红外性能会影响涂料红外性能，进而影响其可用性和耐久性。
红外线反射涂料的根本目的是让物体比使用普通颜料时更凉爽，这个红外线反射的特性为它们在市场上的应用打下基础，如美国环境保护局的能源之星项目和加州能源委员会2008年版第24条。
这项技术还被用于运输系统和其它需要保持凉爽从而获益的领域。
提高红外线反射率最简单的办法就是用白色颜料，如钛白粉。
钛白粉既反射可见光，也反射红外线。
对抗这种“白色污染”以及生产创新的彩色红外线反射涂料的关键在于使用能够吸收可见光获得色彩并且能反射红外线的冷颜料。
为了满足以上要求，薛特公司研发了一系列精密设计的产品——“酷冷”（Arctic?）红外线反射颜料。
“酷冷”（Arctic?）系列颜料为涂料配方和材料设计提供色彩，使其满足红外线反射和长期耐久性的要求，并且提供了更丰富更深的颜色。
之前也有过此类用于生产红外线反射涂料的颜料文章。
而本文的目的在于，让化学家和配方师了解有关设计红外线反射涂料配方并使之效果最优化的一些具体问题和现象。
影响涂料的红外线反射率的变量和因素包括：颜料的选择、研磨和分散、红外线反射颜料的混合使用、不透明性以及污染。
太阳光谱任何有关红外线反射涂料的讨论都需要从基本物理学原理的简短回顾开始。
太阳的能量到达地球时被分成了三部分。
l 紫外线（295-400纳米）：紫外区从295纳米开始。
尽管紫外线只占到达地球表面的太阳能量的大约5%，但它是使涂料退化的重要因素。
l 可见光（400-700纳米）：约50%的太阳能量构成了给予我们感知颜色的波长。
l 红外线（700-2500纳米）：总太阳能中的45%是红外线。
红外反射型隔热黑色颜料B103降温隔热涂料塑料用
黑色隔热涂料、油墨、PET光伏背板高反薄膜、纺丝化纤等材料中的颜料需具有高红外线反射特性，隔热黑色颜料BLACK103适用于这样的色泽及使用环境中。
以建筑隔热涂料为例：当将含有该颜料的涂层应用于金属、沥青、混凝土等材料或应用于建筑物外表面时，可以减少它们吸收红外线的热量，进而减轻热岛现象或提高建筑物在夏季的冷却效率。
黑色隔热涂料、玻璃汽车隔热膜、纺丝化纤用高反射隔热黑色颜料B103为中性黑，是一种钛基氧化物黑色颜料，因不含铬而环保。
因高反射红外光和隔热作用，可应用于建筑节能隔热降温涂料、光伏背板及高反薄膜、工业隔热油漆、黑色汽车隔热漆、玻璃隔热膜、散热膜、PET高反黑色膜、无迁移EVA胶膜及纺丝化纤、塑料制品等材料中。
黑色隔热涂料、玻璃汽车隔热膜、纺丝化纤用黑色隔热颜料103不像颜料黑32即苝黑L0086那样具有绿相，但黑103是无机颜料耐迁移、耐光性稳定、耐温性高。
本文作者元肃愿与您共同学习，谢谢。
光伏背板光学膜、玻璃隔热膜、高反射油墨及隔热涂料用近红外反射颜料黑103可以与一种或多种不同颜料混合并使用。
例如，可以进一步提高黑度，将颜色调整为灰色，或者调整颜色以具有诸如红色、黄色、绿色和蓝色的中性颜色。
作为不同颜料，可以使用无机颜料、有机颜料、色淀颜料等。
另元肃也有白色降温隔热涂料用近红外高反白色颜料钛白粉R404，用于高反射隔热白色涂料、油墨、塑料、隔热纺织纤维及光伏高反PET薄膜中。
1 文献综述1.1研究背景一些国家在其发展的长过程中，曾经无节制地使用能源，但到了本世纪七八十年代，先是石油大幅度涨价，遭受到能源危机的严重打击，由此掀起了节能的高潮；接着又发现地球大气环境正在因此加剧破坏，人们这才痛苦地了解到，工业化给人们带来舒适和欢乐的同时，还在给人类带来苦果。
这个环境问题不仅是工业污染造成的，高耗能建筑也正在造成严重的环境污染。
由于建筑用能数量巨大，以及其对环境的重大影响，建筑节能事业就在世界上蓬勃兴起，成为大家共同关注的热点问题。
辐射到地球表面的太阳光能量，大约是每秒750w/m2。
在太阳光的照射下，能量不断地积聚在被辐射的物体表面，使其表面温度不断升高。
许多深色物体，在阳光直射下表面热平衡温度可以达到很高[1]。
物体吸收太阳辐射引起表面温度过高会给工业生产和日常生活带来诸多问题和不便。
建筑物屋顶和外墙表面温度升高会引起周围环境和室内温度过高，降低生活环境的舒适度，增加空调制冷用电量。
城市大量的市政建设导致的绿地减少，混凝土道路、沥青道路、建筑物覆盖面积的增加使整个城市范围过多地吸收太阳辐射能量，从而使城市的“热岛效应”越来越明显[2]。
1.2国内外对应建筑节能的一些措施1.2.1 国外对应建筑节能的一些措施一些能耗大国出巨资发展建筑节能事业。
美国的“能源之星”计划于1992年由美国环保署（EPA）所启动，目的是为了降低能源消耗及减少发电厂所排放的温室效应气体。
此计划并不具强迫性，自发配合此计划的厂商，就可以在其合格产品上贴上能源之星的标签。
最早配合此计划的产品主要是电脑等资讯电器，之后逐渐延伸到电机、办公室设备、照明、家电等等。
后来还扩展到的建筑，美国环保署于1996年起积极推动能源之星建筑物计划，由环保署协助自愿参与者评估其建筑物能源使用状况（包括照明、空调、办公室设备等）、规划该建筑物之能源效率改善行动计划以及后续追踪作业，所以有些导入环保新概念的住家或工商大楼中也能发现能源之星的标志。
2007年 6月郑州大学学报(工学版)Jun 1 2007第28卷 第2期Journal of Zhengzhou University (Engineering Science )Vol 128 No 12 收稿日期:2007-01-06;修订日期:2007-03-25 基金项目:2007年度河南省青年骨干教师资助项目;郑州大学青年骨干教师资助项目1 作者简介:侯翠红(1970-),女,河南平顶山人,郑州大学副教授,博士,主要从事无机功能材料的研发. 文章编号:1671-6833(2007)02-0054-03红外反射涂料在玻璃上的隔热效果研究侯翠红,孙吉梅,张宝林,高维恒,陈金玉(郑州大学化工学院,河南郑州450001)摘 要:采用纳米无机复合物粉体分散于丙烯酸树脂中以制备具有隔热作用的红外反射涂料,并在玻璃基材上进行涂敷,采用自制的检测装置对其隔热效果进行检测.实验考察了几个主要因素:如涂膜厚度、纳米复合物粉体加入及用量等对涂料隔热性能的影响1结果表明:该纳米粉体加入对涂料的隔热起重要作用,加入粉体后制备的涂料具有明显的隔热效果,且在实验研究范围内,随粉体加入量增加,隔热效果增强.模拟实验表明,该隔热涂料较普通涂料可降低室内温度9℃.关键词:红外反射涂料;隔热;纳米粉体;玻璃中图分类号:T Q 63017 文献标识码:A0 引言随着国民经济的高速发展,能源危机在我国显得尤为突出.每到夏天,空调、风扇等降温设备所消耗的能源,占每年能源消耗的20%,造成了极大浪费,世界上每年因为温度太高而引起的事故和人员伤亡不计其数.现代建筑广泛采用大面积玻璃窗及豪华气派的玻璃幕墙,因此具有热反射及热吸收性能的玻璃表面涂层对于建筑节能有着十分重要的意义.但目前玻璃反射膜和吸收膜的形成需要特殊的工艺和设备,且许多是与玻璃的形成同步进行的.同样对于汽车业,盛夏因太阳辐射而造成车内温度很高,以往,对于轿车,一般采用在侧玻璃上贴上一层具有红外反射功能的薄膜或镀膜,由于成本较高,只是使用在门窗的玻璃表面,虽能辐射一部分热量,但绝大部分车体直接暴晒,致使车内外温差很小.因此,研究开发新型的、热导率小、透明性好、施工工艺简单的热反射涂料,并使之容易用于玻璃和金属表面的隔热保温具有极高的应用价值和广阔的市场前景.太阳辐射的能量主要集中在波长为0.2～2.5μm 的范围内,其中:紫外区:0.2～0.4μm ,占总能量的5%;可见光区:0.4～0.72μm ,占总能量的45%;近红外区:0.72～2.5μm ,占总能量的50%.可见,太阳光谱中的能量绝大部分分布在可见光和近红外区,其中近红外区就占了一半的能量.红外光对视觉效果没有贡献,若将这部分能量进行有效阻隔,可达到很好的隔热效果而不影响玻璃的透明性[1-3].红外反射隔热涂料是一种功能性涂料,它不消耗电能,通过涂料中颜填料的粒子将热辐射反射到外部空间,从而降低热辐射下的被覆空间或物体的表面及内部温度,可节约大量空调降温费用,同时提高大型油罐、储气罐的贮存安全性,降低贮存费用.目前国外产品还未大范围推广应用,国内产品仍处于研制开发阶段[4-6].本课题选用丁醇基纳米氧化铟锡分散体制备透明隔热涂料,选用其它适当助剂和工艺条件,制得了在可见光区具有高的透过率并具有良好隔热效果的透明隔热涂料,并对涂料的制备工艺、隔热效果进行了系统研究.1 实验部分1.1 红外反射涂料的配制及涂装取一定量的纳米无机复合物粉体(自制,粒径约25n m )溶于少量的正丁醇中,加入适量的丙烯酸树脂、二甲苯和一定量的分散剂研磨配制成涂料,以玻璃板为基材真空喷涂.1.2 隔热效果检测经多次实验表明,太阳辐射和红外灯辐照下,样板的表面温度有相同的变化趋势,因此红外灯可用来模拟太阳光源,其辐照波长在近红外波段 第2期侯翠红等 红外反射涂料在玻璃上的隔热效果研究55 (720n m ～2500n m ),与涂料制备方向相同,从而也避免了户外测量受天气的制约.根据文献[4,5],采用自制的测试装置(如图1所示),检测所制得的隔热涂料在玻璃上的隔热效果.1-红外灯;2-样品板;3-泡沫塑料隔热层;4-木盒;5-黑板;6-档板;7-温度计;8-热电偶测温仪图1 隔热效果测试装置F i g .1 Appara tus for testi n g hea t i n sul a ti on effect 木盒底部放置一涂有黑漆的铁板,将热电偶测温仪的测温探头紧贴在铁板下表面的中心位置处,该点所测温度主要用于红外反射率的计算.在距底板2c m 处安装一水银温度计测量木盒内部空气温度,水银球上方安装挡板以防止光线直射,以该点所测温度反映室内真实温度.样板为涂有透明隔热涂料的3mm 厚普通玻璃,涂膜面向上严密覆盖在木箱上,照明光源采用250W 红外灯,距样板高度30c m ,以上装置置于一恒定保持在23℃的封闭恒温小室内.笔者以两个温度测定值作为考察涂料隔热效果的指标.2 结果与讨论2.1 普通涂料涂膜厚度对隔热的影响采用普通涂料(即不添加纳米粉体,其他成分相同的自制涂料,记做GC )分别喷涂2遍、3遍、5遍,记为GC -2、GC -3、GC -5,检测其隔热效果,作出热电偶测温仪指示的温度随时间的变化曲线见图2.可以看出,采用自制的普通涂料在玻璃板基材上喷涂,测得的温升速率3条曲线基本重合,表明在实验研究范围内,喷涂遍数增加,即普通涂料的涂膜厚度增加,对玻璃板的隔热效果基本无影响.2.2 加入纳米粉体的涂层的隔热效果将由红外反射纳米材料作为填料制备的隔热涂料(Heat Reflecti on Coatings,HRC )与自制普通涂料分别喷涂4遍的玻璃板(GC )与裸板(CK )在相同条件下进行测温实验,比较它们在红外灯照射下的室内温度的变化规律见图3.图2 普通涂料不同喷涂厚度的温升速率F i g .2 Te m pera ture i n crea si n g ra te of GC a td i fferen t pa i n ti n g th ickness图3 隔热涂料与普通涂料、裸板室内温度的温升速率F i g .3 Cell te m pera ture i n crea si n g ra te whenusi n g HRC,GC and CK 从图3可以看出,经过相同的红外光辐射,裸板的温度最高,普通涂料板次之,而隔热涂料板的温度最低.经过20m in 的红外辐射,以3块样板为隔热层时的室内温度分别为:裸板为54.8℃,普通涂料玻板为50.1℃,隔热涂料玻板为45.3℃.其中隔热涂料玻板较裸板低9.5℃,较普通涂料板低4.7℃.说明隔热涂料中的纳米粒子对玻璃板的隔热起一定作用.2.3 隔热涂料不同涂膜厚度对隔热效果的影响在其他条件相同的情况下,采用隔热涂料在玻板上喷涂3遍和5遍,检测其隔热效果见图4.在实验研究范围内,采用同一品种的隔热涂料在玻璃基材上进行喷涂,随着喷膜厚度的增加,玻板的隔热效果增强.2.4 粉体加入量不同对隔热效果的影响在隔热涂料制备时粉体加入量分别为0.3%和0.5%,在其他制备条件相同,喷涂条件相同的情况下制备隔热玻板,检测并作出其热电偶测温曲线见图5.图4 隔热涂料喷涂不同厚度时的室内温度比较F i g .4 Cell te m pera ture i n crea si n g ra te when usi n gHRC a t d i fferen t coa ti n g th ickness图5 纳米粒子加入量对涂料隔热的影响F i g .5 Effect of nano parti cle con su m pti on i n thecoa ti n gs on hea t i n sul a ti on 由图5可明显看出,经过相同时间的红外辐射,隔热涂料中纳米粒子加入量为0.5%较0.3%时的玻板温度明显降低.取测温时间20m in 时的点作为比较:纳米粒子加入量为0.3%制备的涂料喷板温度为61.95℃,纳米粒子加入量为0.5%时制备的涂料的喷板温度为59.55℃.两板温差为2.4℃.所以,涂料组分中纳米粒子的加入量增加有助于隔热效果的提升.2.5 隔热涂料玻板与镀膜玻板及普通涂料玻板的比较将采用该工艺制得的隔热涂料玻板与蓝星镀膜绿玻标准板(MG )在相同的实验条件下进行隔热效果的比较,同时与普通涂料玻板进行比较,测得的室内温度变化规律见图6. 从图6可以看出,蓝星镀膜绿玻标准板的室内温度最低,其隔热效果稍好,优于自制的隔热涂料玻板,普通涂料玻板隔热效果最差.隔热涂料板较普通涂料板的室内温度低9℃,镀膜绿玻标准板较普通涂料室内温度低11℃.自制隔热板较镀膜绿玻标准板的隔热效果虽有一定差距,但已具有明显的隔热效果.图6 隔热涂料玻板与镀膜绿玻标准板及普通涂料玻板室内测温比较F i g .6 Cell te m pera ture i n crea si n g ra te whenusi n g HRC,GC and M G3 结论采用具有红外反射功能的纳米无机粉体作为颜填料制备的涂料具有一定的隔热性能.该隔热涂料在玻璃基材上进行喷涂并在自制的隔热效果检测装置上进行的测温试验表明,喷涂厚度增加,其隔热效果增强;涂料中纳米粒子的添加量增加,该涂料玻板的隔热效果增强.隔热涂料较普通涂料室内温度可降低9℃,具有一定的隔热效果,但与镀膜玻璃尚有一定差距,有待进一步提高.致谢:感谢中化建常州涂料研究院周铭博士等对课题的指导及支持.参考文献:[1] SCH I CHT,HE I N Z,SEHM I D T,et al .Trans parent sub 2strate p r ovided with thin layers having reflecti on p r op 2erties in the infrared:US,Patent 6306525[P ].2001-10-23.[2] G LASER,HANS,HE I N Z Deceased,et al .Substratescoated with a stack of thin layers having reflecti on p r operties in the infrared and /or with res pected t o s olar radiati on:US,Patent 5837361[P ].1998-11-17.[3] K UWABARA,TETS UO.I nfrared reflecti on -p reven 2ting fil m :US,Patent 4483899[P ].1984-11-20.[4] 陈飞霞,付金栋,韦亚兵,等.纳米氧化铟锡透明隔热涂料的制备及性能表征[J ].涂料工业,2004,34(2):48-511[5] 战为民,邓永青,李少春.日光热反射涂料的研究[J ].现代涂料与涂装,2001,31(2):12-13.[6] 常天海,黄光周,于继荣,等.汽车前挡风玻璃用I T O薄膜的隔热及节能实验研究[J ].真空,2002,(3):18-22.(下转第72页)D esi gn and I m plem en t of B i a s-genera tor C i rcu it for H i gh2speed Ser i a l Da t a L i n kL I Hao-liang,YE Hui-ying,XU L i-p ing(School of I nf or mati on Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou450001,China)Abstract:This paper p r oposed a ne w bias2generat or for high-s peed serial data link based upon US B2.0. The paper started with t op architecture of high2s peed serial data link,which is f oll owed by design idea in bias t opol stly,the paper bring for ward overall i m p le ment of the bias.The circuit si m ulati on is based on Ca2 dence’s s pectre s oft w are and Tai w an Se m iconduct orManufacture Cor porati on’s library of0.25u m m ixed2sig2 nal comp le mentary metal2oxide se m iconduct or model.The fr ont and post2si m ulati on,test results revealed that, based on the bias circuit designed,trans m itter and receiver in high2s peed serial link can both work p r operly with high2s peed data in480Mbp s,which is in agree ment with US B2.0s pecificati on.Key words:high2s peed serial link;bias;bandgap;trans m itter;receiver(上接第56页)Study on the Hea t I n sul a ti on Effect of I nfrared Rad i a ti on Coa ti n gsHOU Cui-hong,S UN J i-mei,Z HANG Bao-lin,G AO W ei-heng,CHE N J in-yu(School of Che m ical Engineering,Zhengzhou University,Zhengzhou450001,China)Abstract:I nfrared radiati on coatings with heat insulati on functi on were p repared by dis persing nano2inorganic compound powder in acrylate resin,and were coated on the glass substrates,the heat insulati on effectwere ex2 a m ined by using self-designed apparatus.Experi m ents were conducted t o evaluate the main fact ors such as coating thickness,p ig ment consump ti on etc.on the effect of the heat insulati on,which indicated that the coat2 ing has obvi ous heat insulati on functi on after the nano2inorganic compound powder was added in,and its func2 ti on was strengthened with the increasing of nano-inorganic compound powder consump ti on.The si m ulated experi m ents indicated that the functi onal coatings could decrease the cell temperature by9℃compared with that of the general coating.Key words:infrared radiati on coating;heat insulati on;nano2meter p ig ment;glasses。
红外反射颜料产品简介：一种颜料可以反射可见光区的光，吸收紫外区的光，透射红外区的光，或是任何其中三种情况的组合。
这样它们既有一定的彩色，甚至是较深的颜色，又能反射一部分红外光，减少热量的集结，起到降温作用。
我们把在可见光区呈现一定的色彩，在红外区具有反射红外光性能的颜料称为红外反射颜料（简称IR颜料Infrared Reflective Pigment）。
具红外反射颜料可赋予任何颜色的涂料或聚合物产品反射太阳光的能力。
原理：从太阳反射率的测试结果可以看到：1）IR颜料的涂膜在白色底涂基面和黑色底涂基面上的太阳反射率是不一样的。
白色底涂板上涂层的反射率明显比黑色底涂的高。
2）具有透射性能的IR颜料的涂膜，在两种底涂上的太阳反射率要相差20％以上。
3）碳黑由于有几乎完全的吸收性，所以它无论在白色或黑色的基面上，反射率相近，都很低。
4）在足够的遮盖力基础上，颜料的添加量对反射率没有影响。
根据这个原理，开发了在无机白颜料或填料外面包敷彩色有机颜料的具有红外反射性能的新型颜料。
这种新型颜料具有鲜艳的有机颜料的色相，在配色性能上也具有类似有机颜料的性能，但其在红外区反射太阳能的功能实际上来自无机部分。
据介绍许多结构的有机颜料，如蒽醌，酞菁，靛青，硫靛，喹吖啶酮，苝系，二噁嗪，异吲哚啉，吲哚啉酮环，氮甲川类，等，都具有这种透射红外光的性能，可以用来制作这种包敷型IR颜料。
特性：热反射——能源效率对于涂料和聚合物中的能源效率和自定义颜色品牌意义重大。
红外反射颜料可以反射太阳能，这样，涂有红外反射颜料的建筑结构能够维持更长久的凉爽状态，从而帮助减少空调能量消耗，并减少相应的温室气体排放。
聚合物制成的红外反射颜料也能反射太阳能，使其不易变形。
耐候性试验中使用了红外反射颜料的结构已经在耐久性最佳系统中的诸多颜色配方中表现出非同寻常的性能。
颜色范围空前广泛——设计更自由红外反射颜料能够使红外反射涂料和聚合物创造空前广泛的暗色和鲜艳色彩范围，可以扩大涂料和聚合物产品的范围。
近红外反射功能有机染料
近红外反射功能有机染料是一类具有特殊光学性质的染料，其在近红外波段具有较高的反射率。
这种染料在近红外光谱范围内表现出良好的光学性能，具有广泛的应用潜力。
近红外反射功能有机染料的研究和应用主要集中在以下几个方面：
1. 光学传感器：近红外反射功能有机染料可以作为光学传感器的重要组成部分。
通过将这些染料与适当的基质相结合，可以制备出高灵敏度、高选择性的近红外传感器。
这些传感器在医学诊断、环境监测、食品安全等领域具有广泛的应用前景。
2. 红外光学滤波器：近红外反射功能有机染料可以用于制备红外光学滤波器。
这些滤波器可以选择性地透过或反射近红外波段的光线，用于红外成像、红外通信等领域。
与传统的红外滤波器相比，近红外反射功能有机染料制备的滤波器具有更高的透过率和更宽的透过波段。
3. 光伏器件：近红外反射功能有机染料可以应用于光伏器件中，提高光电转换效率。
这些染料可以吸收近红外波段的光线，并将其转化为电能。
通过将这些染料散布在光伏器件的活性层中，可以增强器件对近红外光的响应，提高光电转换效率。
4. 光热转换材料：近红外反射功能有机染料还可以用于制备光热转
换材料。
这些材料可以吸收近红外波段的光线，并将其转化为热能。
通过调控染料的结构和组分，可以实现对光热转换效率的调节，为太阳能利用、热能储存等领域提供新的解决方案。
近红外反射功能有机染料具有广泛的应用前景。
随着对近红外光学性质的深入研究和对染料结构-性能关系的进一步理解，相信这类染料将在光学传感器、红外光学滤波器、光伏器件和光热转换材料等领域发挥重要作用，为相关技术的发展提供新的可能性。
1 文献综述1.1研究背景一些国家在其发展的长过程中，曾经无节制地使用能源，但到了本世纪七八十年代，先是石油大幅度涨价，遭受到能源危机的严重打击，由此掀起了节能的高潮；接着又发现地球大气环境正在因此加剧破坏，人们这才痛苦地了解到，工业化给人们带来舒适和欢乐的同时，还在给人类带来苦果。
这个环境问题不仅是工业污染造成的，高耗能建筑也正在造成严重的环境污染。
由于建筑用能数量巨大，以及其对环境的重大影响，建筑节能事业就在世界上蓬勃兴起，成为大家共同关注的热点问题。
辐射到地球表面的太阳光能量，大约是每秒750w/m2。
在太阳光的照射下，能量不断地积聚在被辐射的物体表面，使其表面温度不断升高。
许多深色物体，在阳光直射下表面热平衡温度可以达到很高[1]。
物体吸收太阳辐射引起表面温度过高会给工业生产和日常生活带来诸多问题和不便。
建筑物屋顶和外墙表面温度升高会引起周围环境和室内温度过高，降低生活环境的舒适度，增加空调制冷用电量。
城市大量的市政建设导致的绿地减少，混凝土道路、沥青道路、建筑物覆盖面积的增加使整个城市X围过多地吸收太阳辐射能量，从而使城市的“热岛效应”越来越明显[2]。
1.2国内外对应建筑节能的一些措施1.2.1国外对应建筑节能的一些措施一些能耗大国出巨资发展建筑节能事业。
美国的“能源之星”计划于1992年由美国环保署（EPA）所启动，目的是为了降低能源消耗及减少发电厂所排放的温室效应气体。
此计划并不具强迫性，自发配合此计划的厂商，就可以在其合格产品上贴上能源之星的标签。
最早配合此计划的产品主要是电脑等资讯电器，之后逐渐延伸到电机、办公室设备、照明、家电等等。
后来还扩展到的建筑，美国环保署于1996年起积极推动能源之星建筑物计划，由环保署协助自愿参与者评估其建筑物能源使用状况（包括照明、空调、办公室设备等）、规划该建筑物之能源效率改善行动计划以及后续追踪作业，所以有些导入环保新概念的住家或工商大楼中也能发现能源之星的标志。
红外反射颜料及其应用（ gongshao@）地球上接收到的太阳光线光谱按波长不同可以分为三大部分，各部分占有的总能量比例是不一样的：紫外区（UV）： 295nm ～ 400nm，占地球接收到的太阳总能量的5％。
可见光区（VIS）： 400nm ～ 720nm，占地球接收到的太阳总能量的约45％。
红外区（IR）： 720nm ～ 2500nm，占地球接收到的太阳总能量的约50％。
不同文献对红外波长范围的划分不尽相同。
美国试验和材料协会（ASTM）规定700nm至2500nm为近红外区（NIR）。
NIR常被划分为短波近红外（SW－NIR）和长波近红外（LW－NIR），其波段范围分别为700－1100nm和1100－2500nm。
其中大部分能量集中在720nm ～1100nm，即短波近红外区范围里。
对地面太阳辐射光谱的总入射能量约为900瓦特/ 平方米，即直接暴露于太阳光的表面每秒钟每平方米将接收到900瓦特，或者900焦耳的能量。
太阳光线的总能量主要集中在可见光区和近红外区（图1）。
地球上万物生长靠太阳。
太阳把自己的能量传递给地球上的动物和生物，使他们能不断成长。
在给予人类恩惠的同时，太阳光也给地球上人类的生活带来许多负面的，甚至使破坏性的影响。
太阳光中的紫外线，会使许多有机物质降解，破坏，对人体的皮肤也有一定的危害性。
物体接收到的可见光和不可见的红外光发出的大量热能辐射，会使表面温度升高，给人类的日常生活带来诸多问题和不便。
房屋的屋顶和墙面接收到的热能，通过各种方式（传导，辐射，对流等形式）使室内的温度升高，降低生活的舒适度。
为使室内温度降低到适宜的程度，人们大量使用空调，冷气机，电风扇和喷淋设备，需要消耗大量的电能等能源。
一些化工容器和露天的反应釜，在炎热的夏天因受到太阳光的直接照射，表面温度升高，罐内液体温度随之升高，带来一定危险性。
高温不利于粮食，蔬菜，药品的储存，加速了材料的腐蚀、老化和降解过程，降低材料的使用寿命，限制了某些材料的应用。
如何降低，消除太阳光线对人类造成的这些负面影响，越来越引起科学工作者的注意。
任何表面对接收到的太阳光都会产生不同程度的反射。
我们把从一定表面反射的入射到地面太阳光的能量测试值称为太阳光总反射率（TSR, total solar reflectivity）。
太阳光的总反射率以百分数表示。
一个物体的表面如果它的太阳光总反射率为75％，则可认为它吸收了25％的入射能量。
太阳光的热能主要集中在可见光区和红外区。
众所周知，涂层的可见颜色，即颜料的可见颜色，是由于颜料对可见光的选择性反射和吸收引起的。
白色对400～720nm的光几乎全部反射，而黑色对可见光谱几乎全部吸收。
红色主要对650－700nm（红色波段的光）段反射，而对其它波长的可见光吸收。
因此为得到一定的可见色彩效果，我们不能改变颜料在可见光区的反射和吸收性能。
而对于眼睛不可见的红外光部分，能否找到一些对这个区段的入射光具有较强反射率的材料，来达到反射具有高热能的红外光，降低表面温度的效果呢？白色颜料是最好的红外反射颜料。
对可见光段全反射的同时，它对红外区段的光有强烈的反射。
钛白的TSR至少为75％。
而普通的黑色颜料几乎对所有波长的光都吸收，如碳黑的TSR低至3－5％，即吸收了95－97％的太阳光能量（图2，3）。
如果有一种涂料，涂于物体表面，它能高效地反射太阳光的能量，就能明显地降低物体的表面温度，避免表面温度升高引起的诸多不利影响。
能不能找到或开发一种颜料，它即可在可见光区吸收和反射一定波长的光以呈现需要的彩色，同时又能反射一定量的红外区的光以降低物体的表面温度？因此开发和研究一种具有反射功能的有色颜料成为一个热门的课题。
研究发现，一种颜料可以反射可见光区的光，吸收紫外区的光，透射红外区的光，或是任何其中三种情况的组合。
这样它们既有一定的彩色，甚至是较深的颜色，又能反射一部分红外光，减少热量的集结，起到降温作用。
我们把在可见光区呈现一定的色彩，在红外区具有反射红外光性能的颜料称为红外反射颜料（简称IR颜料 Infrared ReflectivePigment）。
具有这种特性的红外反射无机颜料由金属氧化物，硝酸盐，醋酸盐，甚至氧化物混合后经1000℃以上高温煅烧、反应，原料固体本身开始发生反应。
原料中的金属离子和氧离子重新排列，形成更稳定的类似于尖晶石（spinel）结构或是金红石型（rutile）结构。
这些颜料里通常含有镍、锰、铬、钛、铁、钴等金属离子。
常用的深色颜料有：P Black 30，P Green17，P Green 26，P Green 50，P Brown 29，P Brown 24，P Brown 33，P Blue 36，P Blue 28，P Yellow 53，P Black 12，等。
以Shepherd公司的Black 10C909为例，它在红外区有较大的反射，TSR达到25％，而普通的黑色颜料的TSR只有5％左右（见图4）。
我们对几个不同公司提供的IR颜料进行了对比试验，用它们分别配制了相似深色的乳胶漆。
为避免钛白粉的高反射率的影响，这些乳胶漆样品里不含钛白粉。
色粉的配比和样板的TSR测试结果如下：A B C D EIR黑颜料A Shepherd 1.658IR黑颜料B BASF 0.266IR黑颜料C BASF 3.498IR黑颜料D Heucodur 1.229铁黑浆 Clariant 2.129铁红浆 Clariant 0.7945 0.8869 1.1416 0.2949 0.7485 铁黄浆 Clariant 0.8287 0.3286 2.6038 0.9809 0.7785 TRS 25% 33% 26% 28% 8%测试结果表明，虽然它们在可见光区域的反射/ 吸收性能相近（表现为相近的视觉颜色），IR颜料的太阳光总反射率明显高于普通颜料。
下面是部分IR颜料及其TSR值：C.I. TSR黑色Carbon Black 5%Black Iron Oxide P.Bl.11 5%Copper Chromite P.Bl.28 7%FeMn Black 12%CrFeNi Black P.Bl.30 13%FeCr Black P.Bl.17 24%FeCr Black P.Bl.29 30%蓝色Phthalo Blue 15:4 18-20%CoCrAl Blue (Blue 9) P.B.36 25%CoAl Blue P.B.28 28%CoCrAl Blue(Blue 212) P.B.36 31%CoAlTiLi Blue P.B.28 39%褐色Fe Brown 6%Fe Brown (Mapico) 30%FeTi Brown（Brown 8）P.Bl.12 38%ZnFeCr Brown P.Br.33 38%FeTi Brown（Brown 156）P.Bl.12 51%绿色Phthalo Green 20-22%CoCr Green P.G.26 24%CoTi Green P.G.50 25%CoCrAl Green P.B.36 29%Cr Green P.G.17 38%黄色Fe Hydrate Yellow 36%CrSbTi Yellow P.Br.24 66%NiSbTi Yellow P.Y.53 71%白色Zn Sulphide(Filler) 81%TiO290%+影响IR颜料红外反射的因素有：1）颜料的混合：任何IR颜料与白颜料混合后，其TSR都比单独的IR颜料要高。
不同的IR颜料在不同的波长段有吸收性，二种以上的IR颜料混合后总反射率会低于单一的IR颜料。
例如一个IR蓝颜料和一个IR黑颜料，各自的TSR都在25－30％左右。
当它们混和使用，混合物的TSR低于各自单独的TSR。
（见图5，图6）2）颜料的分散：无论用于溶剂型涂料还是水性涂料，颜料都必须得到适当的研磨细度。
但是过度的研磨会破坏颜料的颗粒结构，会使主色调变淡，TSR变小。
这些都不是希望得到的结果（见图7）。
3）涂层的不透明性：IR无机颜料一般都有较好的可见光遮盖力。
它对红外光有反（散）射和透射的作用。
较薄的涂层虽然有视觉上满意的遮盖力，但它可能不能完全反射红外光，让一部分红外光透射到底材。
因此需要更厚的涂层来保证对红外光的反射。
另外涂料的PVC对涂料的红外反射性能也起着重要作用。
4）污染：IR颜料如果与红外吸收的颜料混合，其红外反射性能会急剧下降（图8）。
因此在使用IR颜料过程中要非常注意不能受到一些普通颜料，尤其是碳黑、铁黑等颜料的污染。
研磨设备必须清洗，保证没有交叉污染。
在可见光区，颜料的遮盖力取决于颜料的折光指数与基料的折光指数之差。
差值越大，其遮盖力越高。
颜料对红外光也有其对红外光的“遮盖力”。
这两种遮盖力在涂层里的表现是不一致的（见图9），受到颜料本身性质，涂料的颜基比，涂膜的厚度等影响。
对于某些颜料，它在红外区域虽然不能对红外光有较大的反射率，但它也不像碳黑等颜料一样对红外光有较高的吸收率，而是对红外光有很好的透过率，尤其是部分有机颜料。
通过研究，人们发现在使用这种颜料时只要涂层下面的底材或底涂有较高的红外反射性能，整个涂层同样具有较好的红外反射功能，同样可以降低表面温度。
有人把这类对红外光很低的吸收率，但有较高透射率的颜料也称为IR颜料。
下面图表是一个有机IR颜料黑的反射曲线（图10）：图中可以看出，它对可见光波段的光几乎全部吸收，所以在人们的视觉里呈黑色。
但它在红外区域对红外光的透射率较高，所以在白色底材上，红外光透过含有深色的涂层，到达白色基材后被白色基材强烈反射。
而如果到达黑色的基材，则红外光被基材的黑色强烈吸收。
许多有机彩色颜料都具有在红外区很少反射红外光，但也很少吸收红外光的性能。
下面是萘酚红和酞菁蓝的透射，反射，吸收曲线（图11，12）：使用具有红外透射性能的黑色有机IR颜料，与使用碳黑相比，配制同样的深蓝（颜料重量浓度20％）的涂料，涂膜厚度为40微米时的TSR测试结果：A B蓝 L 6700 F 36.2 33.3紫 RL 6 8.8钛白 45 46.1碳黑 12.8IR黑 11.8TSR(在白色底材上) 7% 34%TSR(在黑色底材上) 7% 20%测试结果表明，使用碳黑的A样品在白色和黑色底材上的TSR是一样的，但使用IR黑颜料的B样品，在白色底材上的TSR要比黑色底材上大14％。
我们对反射型红外颜料，透射型红外颜料的热反射率进行了测试。
同时作为对比的是碳黑色浆。
把它们分别以不同比例的颜料量，用于不含钛白的涂料里，配成相近的颜色，然后分别在白色底涂和黑色底涂板的底板上涂刷制膜。
